【摘要】：隨著近幾十年的石油和天然氣勘探,使陸上和近海油氣資源逐漸減少,產(chǎn)量日益降低,各國(guó)已將油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)投向深水(500m)及超深水(1500m)領(lǐng)域。海上鉆井隔水管系統(tǒng)是鉆井作業(yè)中的重要組成部分,當(dāng)海流流經(jīng)隔水管時(shí),由于隔水管受到交變力的作用會(huì)在其后方產(chǎn)生周期性的漩渦脫落現(xiàn)象并引起隔水管發(fā)生渦激振動(dòng)現(xiàn)象;當(dāng)振動(dòng)頻率與隔水管自振頻率相接近時(shí),會(huì)發(fā)生頻率“鎖定”現(xiàn)象,引起強(qiáng)烈的管體振動(dòng),加劇隔水管的疲勞破壞,一旦隔水管失效,將無(wú)法正常鉆進(jìn),嚴(yán)重時(shí)甚至影響平臺(tái)安全,造成重大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此降低隔水管渦激振動(dòng)帶來(lái)的不利影響對(duì)保障海上油氣田安全平穩(wěn)開(kāi)發(fā)具有重要意義。在海上鉆井作業(yè)中,通常在隔水管周?chē)植加腥舾筛o助管線,包括節(jié)流管線、壓井管線、鉆井液增壓線和液壓管線等。輔助管線作為必要的生產(chǎn)設(shè)施,除起到輔助生產(chǎn)的作用外,還可以起到抑制渦激振動(dòng)的作用。本文通過(guò)CFD軟件FLUENT采用大渦模擬計(jì)算方法針對(duì)輔助管線安裝位置對(duì)隔水管的渦激振動(dòng)影響展開(kāi)了三維數(shù)值模擬,對(duì)不同迎流角度α、直徑比d/D和間距比G/D情況進(jìn)行數(shù)值模擬,得到隔水管所受的升力和阻力變化情況并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析。模擬結(jié)果表明:隔水管所受的升力和阻力對(duì)迎流角度度的變化很敏感,阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)均方根CLrms隨迎流角度α的增大而減小,并在α=30°~45°范圍內(nèi)降至最低;用來(lái)表征隔水管后方漩渦脫落頻率的St數(shù)隨α的增大略有增大,但總體穩(wěn)定保持在較低值范圍。根據(jù)模擬結(jié)果,附屬管線在直徑比d/D應(yīng)在0.2~0.3范圍內(nèi),間距比G/D在0.2~0.3范圍內(nèi)的布置方式對(duì)隔水管所受周期性交變力的抑制效果最為理想。
【圖文】：

圖 1.1 巴西海上鉆井平臺(tái) P-36 沉沒(méi)事故紹上鉆井作業(yè)中的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其內(nèi)部有高響，頂部還會(huì)受到鉆井平臺(tái)的作用。由于海洋隔出現(xiàn)變形、振動(dòng)及疲勞失效等不利現(xiàn)象，是海上-2 所示為深水隔水管系統(tǒng)構(gòu)成圖。隔水管上端與管下端與位于海床上的防噴器相連接。

圖 1.1 巴西海上鉆井平臺(tái) P-36 沉沒(méi)事故紹上鉆井作業(yè)中的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，，其內(nèi)部有高響，頂部還會(huì)受到鉆井平臺(tái)的作用。由于海洋隔出現(xiàn)變形、振動(dòng)及疲勞失效等不利現(xiàn)象，是海上-2 所示為深水隔水管系統(tǒng)構(gòu)成圖。隔水管上端與管下端與位于海床上的防噴器相連接。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE951

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本文編號(hào)：2550583